Utvecklingen inom elektronikens huvudspår, mindre och tätare packade kiselbaserade komponenter, har varit hisnande snabb och är det fortfarande. För bara tio år sedan såg man inte slutet på den. Det gör man idag. Men får man tro Stefan Bengtsson och hans forskargrupp är kisel som grundmaterial ändå inte uträknat. Forskning kring komponenter för vardagselektronik, vanliga hemdatorer, mobiltelefoner och annat. Att fundera kring nya material, tillverka komponenterna och mäta på dem. Det är vad Stefan Bengtsson och hans forskarkollegor gör. Då är det grundmaterialet kisel som gäller, liksom i 99 procent av all elektronik. Men det fanns en inte alltför avlägsen tid när man trodde att andra material skulle ta täten i halvledarindustrin även för konsumentelektronik.
– I slutet av 1980- och början av 1990-talet var en stor utveckling på gång med material som galliumarsenid. Men det blev för dyrt. Vad vi gör nu är bland annat att försöka titta på olika sätt att anpassa egenskaperna hos kisel, och få det att samverka med andra material, säger Stefan Bengtsson.
Själv skrev han sin avhandling kring just en sådan metod att integrera olika material, så kallad ”wafer bonding”. De olika materialen som måste samsas ligger som tunna filmer ovanpå stora skivor som sedermera blir små chips. Kisel är stabilt och bra som grund, och vissa oönskade egenskaper kommer man undan genom att göra det aktiva skiktet så tunt som möjligt. Man lägger det då ovanpå en isolator, vilket låter enkelt men i realiteten inte är så lätt.
– Kisel är kristallint och isolatorn mer glasartad. Jag tog fram en metod att så att säga klistra samman dem, vilket om man lyckas ger komponenter som man kan köra i högre hastigheter och frekvenser. I gruppen håller vi fortfarande på med att hitta andra sätt att få dessa olika material att fästa. Ett aktuellt är att behandla ytan med plasma, vilket ger en fog mellan materialen med starka kovalenta bindningar. Det fantastiska är att detta händer vid rums-temperatur.
Stefan Bengtsson kan sägas verka i gränslandet mellan forskning om material och komponenter. På en hierarkisk skala kommer därefter kretsar och system.
– Det blir allt viktigare att arbeta integrerat på den här skalan, när vi nu inom en tjugoårsperiod faktiskt kan se slutet på både krympande dimensioner och det ökande antalet komponenter på små ytor. Inte minst fysikaliska lagar sätter stopp. Vad som nu måste till för att pressa så mycket som möjligt ur den traditionella elektroniken är en smartare design av kretsarna och arkitekturen högre upp i systemet. Kombinerat med intensiv materialforskning. Men då måste vi på komponentnivån vara med och tänka samtidigt, så att allt verkligen passar ihop. Särskilt när vi börjar närma oss nanonivån för elektroniska komponenter, säger Stefan Bengtsson.
Integrering och samarbete är nyckelordet för framtiden på flera sätt. En annan spännande aspekt av integrering finns i den nisch man redan börjat staka ut och kommer att utöka i framtiden.
– Något som bara för tio år sedan möjligen ansågs ha ett begränsat akademiskt intresse, men absolut inte förutspåddes en industriell tillämpning, är användningen av molekyler som komponenter i elektronik. Idag tror vi inte att den molekylära elektroniken kan stå på egna ben. Att integrera kiselbaserade komponenter med molekylära, och även så kallade enelektrontransistorer och kolnanorör, tror vi däremot kan vara ett fullt möjligt mål att arbeta mot. Då är en stor fråga hur gränssnittet mellan dessa olika komponenter ska se ut, säger Stefan Bengtsson.
Mindre än så här kan det knappast bli. Kolnanorör liggande över ett gap mellan guldelektroder på oxiderat kisel.
Han menar att en stor del av de kommande uppgifterna som professor blir att finna nya stigar för forskargruppen. Integrerade system som innefattar olika mer eller mindre futuristiska lösningar är en riktning. Det blir allt svårare att få extern finansiering till frågeställningar kring klassiska elektronikkomponenter. Och det gäller för forskningen att hålla försprånget till den resursstarka elektronikindustrin.
– För att överleva är det jätteviktigt att vi tillåter oss att tänka i nya banor och ger oss ut i tämligen okända sammanhang. Vi vet ju inget om molekyler och polymera material! Men vi ligger långt framme i diskussioner om korsdisciplinära samarbeten och har redan skrivit flera gemensamma ansökningar, till exempel med professor Eleonor Campbell om integration av kisel och kolnanorör. Jag tycker att det känns väldigt spännande att se framåt. Fast det kräver gott samarbete med andra.
Intervjun gjordes 2002 av Sofie Hebrand för skriften Ny kunskap.